asfalto caucho una propuesta tecnicoambiental

LATINOAMERICANA DEL ASFALTO

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Corporación para la investigación y Desarrollo en Asfaltos - CORASFALTOS Km. 2 Vía al Refugio – Sede UIS Guatiguará – Telefax: 7-6550806 – 7-6551399 – Piedecuesta – Colombia

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ASFALTO – CAUCHO UNA PROPUESTA TÉCNICA – AMBIENTAL EN LA PAVIMENTACIÓN DE CARRETERAS

1. INTRODUCCIÓN

En la fabricación de las diferentes mezclas asfálticas para la pavimentación de carreteras contamos con una gran variedad de asfaltos que van desde los convencionales (60/70 y 80/100) , los aditivados con mejoradores de adherencia, y los modificados con SBS, SBR,EVA y similares con denominación en nuestro país como tipo I, II, III,IV y V y hoy en día podemos contar con otro asfalto de las características de los modificados elaborado con caucho de llanta usada proveniente de trituración mecánica la cual se encuentra implementada de forma industrial garantizando las calidades del grano de caucho reciclado (GCR). Así mismo se cuenta con una planta portátil de mezclado del asfalto con el grano de llanta que garantiza las propiedades del ligante asfalto- caucho de acuerdo con los requerimientos de la aplicación o mezcla asfáltica a producir. El desarrollo del ligante asfalto-caucho arranco en el año de 1960 cuando Charles Mc Donald ingeniero de materiales de Phoenix, empezó a investigar por un método de mantenimiento de pavimentos que mejorara sus condiciones. En 1975 es patentado este proceso el cual es conocido como el MacDonald processorWetProcess proceso por vía húmeda que proporciona un asfalto modificado conocido como ligante asfalto -caucho.











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2. QUE ES EL ASFALTO – CAUCHO

El asfalto caucho es una mezcla de asfalto caliente y grano de caucho reciclado. El cual es utilizado en la industria de la pavimentación de carreteras. En USA es empleado particularmente en los estados de Arizona, California y Texas. La ASTM también lo define en el numeral (ASTM D8), generalmente el Porcentaje de caucho esta entre 15 -20 % en peso de asfalto- caucho.

Grano caucho Asfalto Caucho Asfalto Base 3. PROCESO DE FABRICACIÓN

3.1 Asfaltos base

Para la elaboración del asfalto-caucho se utilizan los asfaltos base tales como 60/70, 80/100, asfaltos tipo AC-5, AC-10 dependiendo del tipo de asfalto a fabricar que va a depender del clima y de la aplicación requerida. En algunos casos también se utilizan aditivos para conseguir la formula de trabajo apropiada. 3.2 Grano de caucho reciclado

El grano de caucho deberá ser uniforme, libre de metal, fibras textiles u otros contaminantes, y deberá estar seco. Existen algunas gradaciones adoptadas que dependen del tipo de aplicación o mezcla a producir, sin embargo generalmente es utilizado el GRC pasante del tamiz No. 30.











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3.3 Planta portátil de mezclado Asfalto-Caucho

El tanque de mezclado esta diseñado y construido para la producción industrial de 15 TPH o menos, de asfalto caucho .

Estaplantaportátilmezcla el asfalto –cauchogarantizandosusproporciones, el cualesdepositado en untanqueespecialmentediseñadopara ser utilizado en el proceso de producción de mezclaasfáltica en caliente.











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3.4 Tipos de asfalto-Caucho ESPECIFICACIONES ASTM D-6114-97 reaprobado 2002

PROPIEDADES NORMA TIPO I TIPO II TIPO III

Viscosidad, 175ºC (347ºF)

Método A (ver 5.4)B.C. Min 1500

Max 1500

Min 1500

Max 5000

Min 1500

Max 5000

Penetraciòn, 25ºC (77ºF) 100g, 5s:1/10mm

Método D5 Min 25

Max 75

Min 25

Max 75

Min 50

Max 100

Penetraciòn, 4ºC (39.2ºF) 200g, 60s:1/10mm

Método D5 Min 10

Max ---

Min 15

Max ---

Min 25

Max ---

Punto de Ablandamiento: ºC (ºF)

Método D36 Min 57.2 (135)

Max ---

Min 54.4 (130)

Max ---

Min 51.7 (125)

Max ---

Resiliencia, 25ºC (77ºF):%

Método D5329 Min 25

Max ---

Min 20

Max ---

Min 10

Max ---

Punto de Chispa: ºC (ºF)

Método D93 Min 232.2 (450)

Max ---

Min 232.2 (450)

Max ---

Min 232.2 (450)

Max ---

Envejecimiento TFOT

Método D1754 ----- ----- ----- ----- ----- -----

Penetraciòn Retenida (Despuès de envejecida), 4ºC (39.2ºF)

Método D5 Min 75

Max ---

Min 75

Max ---

Min 75

Max ---

Especificaciones del IDU Caracteristicas Unidad Norma

de ensayo

Min Max

Viscosidad Brookfield a 163ºC

Pa-s ASTM D 1.5 3.0

Penetración a 25ºC 0.1m.m. INV E-706

40 60

Punto de ablandamiento ºC INV E-712

--- 55

Pruebas al residuo después del RTFO

Perdida de masa % INV E-720

1.0

Penetración a 25 oC % (de la penetración Original)

INV E-706

65

Recuperación elástica % AASHTO T-301-95

50











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Propiedades físicas del ligante Asfalto-Caucho realizados por la Empresa PaveTexEngineeringAndTesting, Inc, U.S.A. Asfalto Base: MPI 80-100 Grano de caucho: 15 %

PROPIEDADES

NORMA

TIEMPO DE REACCIÓN EN MINUTOS

ESPECIFICACIONES

Viscosidad, 350ºF, Centipoise

N.A 3000 3200 3600 3700 3700 1501500-5000

Penetraciòn, 77ºF 100g, 5sec

T49 45 25-75

Penetraciòn, 39.2ºF 200g, 60sec

T49 19 Min.10

Punto de Ablandamiento: ºF

T 53 146 135 F, Minimun

Resiliencia, 77ºF Método D5329

26 25%, Minimun

Punto de chispa, C.O.C., F

T48 470 Min 450

[email protected] T49 82 Min 75%

4. CAMPOS DE APLICACIÓN

4.1 MEMBRANA DE ABSORCIÓN DE ESFUERZOS (Stress Absorbing Membrane-SAM) Chip Seal

La aplicación de la membrana de absorción de esfuerzos (SAM) aporta larga duración y resistencia al agua. Contiene la particularidad de ser “flexible” al tráfico pesado y cambios ambientales. La mezcla asfalto-caucho es esparcida a una velocidad predeterminada, normalmente es el doble del espesor de las mezclas convencionales, y luego cubierta con una capa de agregado de 3/8” a 1/2”. La aplicación de la membrana de absorción de esfuerzos (SAM) es ideal para la rehabilitación de superficies de pavimentos que han experimentado diferentes tipos de problemas (fisuras, baches, etc).











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Tomado de: “Asphalt-Rubber Binderand Pavement Rehabilitation Systems” AnofficialPublicationoftheRubberPavementsAssociation

4.1 MEMBRANA INTERCAPA PARA ABSORCIÓN DE ESFUERZOS

(Stress Absorbing Membrane Interlayer-SAMI) La aplicación de la membrana intercapa para absorción de esfuerzos (SAMI) es similar a la de SAM , excepto que en la de SAMI es seguida con la construcción de una capa adicional que podría consistir en una sobre capa de mezcla en caliente u otro tipo de superficie de acabado.

4.2 SCRUB SEAL

La aplicación del ScrubSeal es similar a la aplicación del SAM excepto porque la velocidad de aplicación es mas lenta y la mezcla del material de caucho penetra en las fisuras durante el proceso de aplicación.

4.3 MEZCLAS EN CALIENTE ASFALTO CAUCHO - GAP GRADED

Las mezclas en caliente GAP son comparadas con las mezclas en caliente convencionales que utilizan asfalto-caucho en altos porcentajes (7 a 8.5% contra 4.5 a 6%). El resultado de la mezcla de materiales en caliente tienen la capacidad de cubrir los pavimentos fisurados y la humedad proveniente de la subcapa. Este tipo de mezclas en caliente proveen un pavimento mas durable y flexible, que aumenta la resistencia a la fisuración, ahuellamiento y envejecimiento.











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4.4 MEZCLAS ABIERTAS EN CALIENTE CON ASFALTO CAUCHO (OPEN GRADED)

Las mezclas abiertas en caliente con asfalto caucho comparadas con las mezclas abiertas convencionales ofrece solución a los problemas asociados a la durabilidad. La alta viscosidad del asfalto caucho permite usar mayores contenidos de ligante 8 al 10%. Los beneficios del espesor de la capa sobre el agregado da como resultado una mezcla en caliente con mayor durabilidad y resistencia a la humedad. El alto punto de ablandamiento y dureza del ligante asfalto caucho mejora la estabilidad de la mezcla (resistencia al ahuellamiento y abrasión). Reduce el ruido de los neumáticos y aumenta la resistencia al deslizamiento.











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4.5 SISTEMA DE APLICACIÓN DE DOS Y TRES CAPAS

Tomado de: Asphalt-Rubber BinderandPavementRehabilitation Systems











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An oficial Publication of the Rubber Pavements Association Este sistema abarca el uso de multicapas asfalto caucho SAMI y también GAP o mezcla abierta en caliente hasta la capa de rodadura. La importancia del uso de este sistema es la rehabilitación de pavimentos altamente deteriorados evitando sobre costos de reconstrucción, que normalmente se requieren.

5. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Para las diferentes mezclas asfálticas elaboradas con ligante asfalto-caucho tenemos las siguientes gradaciones:

Gradación abierta Gradación

semi-densa Gap-Graded

ESPECIFICACIONES PARA GRADACIONES ABIERTAS CON ASFALTO CAUCHO

Diseño de mezcla Tamaño del Tamiz

3/8”

1/2” 3/4 (19.0 mm) 100 100 1/2” (12.5 mm) 100 90-100 3/8” (9.5 mm) 85-100 75-95 #4 (4.75mm) 25-55 20-45

#8 (2.36mm) 5-15 5-15

#30 (600-um) 0-10 0-10

#200 (75-um) 0-5 0-5











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ESPECIFICACIONES PARA GRADACIONES SEMIDENSAS CON ASFALTO CAUCHO (GAP-GRADED)

D i s e ñ o d e m e z c l a Tamaño del

Tamiz

3/8”

1/2”

3/4”

1” (25.0 mm) 100 100 100 3/4 (19.0 mm) 100 100 90-100 1/2” (12.5 mm) 100 90-100 65-85 3/8” (9.5 mm) 90-100 70-90 50-70

#4 (4.75mm) 50-65 35-50 30-45

#8 (2.36mm) 28-40 20-32 16-28

#30 (600-um) 18-22 8-18 6-16

#50 (300-um) 6-16 5-14 4-12

#200 (75-um) 3-7 2-6 2-6

EQUIVALENCIAS ESTRUCTURALES: Mezcla Asfáltica Gap-Graded (RAC-Tipo G) Vs Mezcla Asfáltica convencional (MDC) ESPESOR EN, CM











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5.Si existiera una superficie de concreto asfáltico abierto y tiene que ser fresado

para remplazarlo por MDC nueva. Además se debe calcular y determinar el

nuevo espesor a ser remplazado después de la reducción estructural por el

procedimiento de fresado.











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5. MANTENIMIENTO COSTOS DE MANTENIMIENTO TÍPICOS CON Y SIN ASFALTO – CAUCHO

Tomado de: “Asphalt- Rubber 101: The basics of rubberized asphalt Specification and information handbook”. 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Menos reflexión de grietas Menos mantenimiento/ mas durable Resistente al tráfico pesado Bueno en climas calientes y fríos Menos salpicadura de agua en la vía Drenado rápido Menos ruido Uso ingenieril para las llantas usadas

• El control granulométrico en planta es fundamental para producir Mezcla GAP – GRADED que cumpla con las características de diseño.

• Se recomienda implementar una determinación rápida del contenido de asfalto en planta para poder hacer los ajustes requeridos en producción.











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REFERENCIAS Asphalt- Rubber 101: The basics of rubberized asphalt Specification and information handbook. Asphalt-Rubber Binder and Pavement Rehabilitation Systems Anofficial Publication of the Rubber Pavements Association ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN DEL IDU. Presentado por:

JAVIER ULLOA DUARTE Especialista en Asfaltos y Pavimentos MANUFACTURAS Y PROCESOS INDUSTRIALES Ltda-MPI Ltda SubGerente

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